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1. INTRODUZIONE
L’obiettivo di questo lavoro di tesi è lo studio del sistema multistrato rame/nichel/stagno e della sua evoluzione in seguito a trattamenti termici prolungati.
Il materiale esaminato viene prodotto a partire da un laminato di rame sul quale viene depositato nichel (circa 1 µm) per via elettrochimica, ed in seguito stagno (circa 3 µm) per immersione in un bagno del metallo fuso. Gli spessori dei metalli depositati sono dell’ordine del micron.
Tale materiale trova propriamente impiego nell’industria elettronica per la produzione dei connettori e potrebbe essere usato in edilizia per la realizzazione di coperture per tetti. Il sistema
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2 multistrato Cu/Ni/Sn viene proposto come valida alternativa al più classico sistema Cu/Sn in virtù di una sua intrinseca maggior resistenza all’invecchiamento termico, dal momento che lo strato intermedio di nichel si comporta come una barriera alla rapida interdiffusione che avverrebbe tra rame e stagno portando alla formazione di fragili e poco conduttivi composti intermetallici (bronzi).
Il trattamento termico provoca la formazione di intermetalli anche nell’interfaccia tra stagno e nichel, ma questo avviene più lentamente di quanto non succeda nell’interfaccia tra stagno e rame. Per quanto riguarda l’impiego in edilizia del sistema Cu/Sn, a seguito della formazione dei bronzi può verificarsi la loro comparsa sulla superficie esterna del materiale a causa di fenomeni diffusivi e di riarrangiamento della struttura del materiale. La conseguente ossidazione di tali composti porta ad una degradazione estetica del materiale.
Durante il suo impiego, sia in campo elettronico sia nel campo dell’edilizia, il materiale oggetto di questo studio può essere soggetto a riscaldamento (per effetto Joule in elettronica, per esposizione ai raggi solari in edilizia) raggiungendo temperature anche elevate che possono essere mantenute per tempi più o meno lunghi. Il trattamento termico sul materiale che è stato poi analizzato è stato eseguito ad una temperatura paragonabile, come ordine di grandezza, alle massime temperature raggiunte da esso durante il
1. INTRODUZIONE
3 suo utilizzo nelle applicazioni precedentemente descritte. È stato dunque eseguito un trattamento termico alla temperatura, relativamente modesta, di 100°C per tempi anche molto lunghi (fino a 10000 ore).
Volendo studiare un sistema multistrato risulta indispensabile la determinazione delle fasi, preesistenti o formate in seguito al trattamento termico, e del loro spessore. La tecnica scelta per la stima degli spessori è quella della cronopotenziometria di dissoluzione anodica alla quale è stata affiancata la diffrattometria di raggi X per l’identificazione delle diverse fasi. La caratterizzazione del sistema è stata completata da indagini al microscopio elettronico a scansione, al microscopio ottico metallografico e da misure della riflettività speculare della superficie del materiale.
